高鉻鑄鐵中碳化物的變質(zhì)處理.pdf

1、高鉻鑄鐵因其具有高硬度、高耐磨性以及好的抗酸堿腐蝕性能等，在礦山、冶金、水泥、煤炭等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。高鉻鑄鐵的這些優(yōu)良性能是由于鑄鐵中含有較多的鉻元素(質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為12％-30％)，因此在鑄鐵的凝固過程中形成了大量M7C3型碳化物。這類碳化物硬度較高，可達(dá)HV1200-1800，并且在基體中獨(dú)立分布，因此對(duì)基體的割裂作用較小，相比于其他鑄鐵材料中連接為網(wǎng)狀的碳化物而言，這類碳化物在提高鑄鐵硬度的同時(shí)對(duì)基體韌性的削弱作用要小得多，

2、從而保證了高鉻鑄鐵優(yōu)良的綜合機(jī)械性能。雖然M7C3碳化物在鑄鐵凝固過程中長(zhǎng)成為獨(dú)立的板條狀，但是在普通的砂型鑄造條件下，最終得到的鑄鐵中的碳化物尺寸較為粗大，對(duì)基體的割裂作用也較明顯。在較大的沖擊條件下，這種粗大的板條狀碳化物容易發(fā)生破碎、斷裂等失效，從而減短鑄件的使用壽命。所以，實(shí)際生產(chǎn)過程中一般要對(duì)高鉻鑄鐵進(jìn)行變質(zhì)處理，改善高鉻鑄鐵中碳化物的尺寸、形貌及分布等。通過對(duì)碳化物進(jìn)行變質(zhì)處理從而提高高鉻鑄鐵的韌性、耐磨性是目前高鉻鑄鐵的一

3、個(gè)研究熱點(diǎn)。
　　 本課題在實(shí)驗(yàn)室條件下，利用K/Na變質(zhì)劑，Sr，B等對(duì)高鉻鑄鐵中的碳化物進(jìn)行了變質(zhì)處理，研究了不同變質(zhì)工藝對(duì)高鉻鑄鐵中碳化物的影響。利用光學(xué)顯微鏡、場(chǎng)發(fā)射顯微鏡等觀察高鉻鑄鐵的顯微組織。另外，對(duì)高鉻鑄鐵進(jìn)行深腐蝕處理，將其中的碳化物萃取出來后利用場(chǎng)發(fā)射顯微鏡對(duì)其進(jìn)行三維形貌觀察，分析變質(zhì)處理對(duì)高鉻鑄鐵中碳化物形貌等的影響。利用X射線衍射儀對(duì)高鉻鑄鐵中的相組成進(jìn)行分析測(cè)定。試驗(yàn)結(jié)果表明，K/Na和Sr可以顯著改

4、善高鉻鑄鐵中初生碳化物和共晶碳化物的形貌，使初生碳化物由粗大的板條狀轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)小的桿狀或塊狀，并且在基體中的分布更加均勻；而共晶碳化物大多由空心的碳化物管變?yōu)閷?shí)心的碳化物桿。而B不僅可以細(xì)化高鉻鑄鐵中的碳化物，并且隨著B加入量的增加，共晶高鉻鑄鐵中開始出現(xiàn)細(xì)小彌散的初生M7C3型碳化物，而且共晶組織同時(shí)得到細(xì)化。利用B和Zr對(duì)高鉻鑄鐵進(jìn)行復(fù)合變質(zhì)后，高鉻鑄鐵中碳化物的形貌進(jìn)一步得到改善。
　　 對(duì)于K/Na變質(zhì)劑和Sr對(duì)于高鉻鑄鐵

5、中的碳化物的變質(zhì)機(jī)理進(jìn)行了分析討論，認(rèn)為，是由于K/Na和Sr作為活性元素在碳化物表面的吸附作用阻礙了碳化物快速生長(zhǎng)面的生長(zhǎng)，從而改善了碳化物的形貌。而B4C和Zr的復(fù)合變質(zhì)對(duì)高鉻鑄鐵中碳化物的變質(zhì)機(jī)理，既有Zr在碳化物表面的吸附，也有B和Zr在鑄鐵中形成的化合物的異質(zhì)形核作用。
　　 對(duì)高鉻鑄鐵進(jìn)行硬度、沖擊韌性等力學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明，對(duì)高鉻鑄鐵進(jìn)行變質(zhì)處理后，隨著高鉻鑄鐵中碳化物形貌的改善及尺寸的減小，其硬度、沖擊韌性